铁电鳍状二极管

两端自整流，适用于交叉阵列

该器件将铁电电容与鳍状半导体沟道融合，兼具数字与模拟存储功能，且不依赖特定铁电材料，为存内计算提供新基本单元。

Feng, Guangdi · 朱秋香 · Chen, Luqiu · Xiong, Shaobing · Shan, Kexiang · 杨振中 · 保秦烨 · 越方禹 · Peng, Hui · 黄荣 · 唐晓东 · 蒋杰 · 唐伟 · 郭小军 · 王建禄 · 江安全 · Dkhil, Brahim · 田博博 · 褚君浩 · 段纯刚

Nature Communications 2024

具体参数

耐久性

{'zh': '10¹⁰', 'en': '10¹⁰'} cycles

开关比

{'zh': '~10²', 'en': '~10²'}

特征尺寸

{'zh': '30', 'en': '30'} nm

操作能耗

{'zh': '~20', 'en': '~20'} fJ

操作速度

{'zh': '100', 'en': '100'} ns

自整流比

{'zh': '~10⁴', 'en': '~10⁴'}

技术优势

一台器件，两种存储

无需改变结构或材料，同一器件即可通过不同操作模式实现数字与模拟存储，适用于从传统存储到神经形态计算的多种场景。

摆脱选择器的束缚

自整流比高达~10⁴，能有效抑制交叉阵列中的漏电流串扰，无需外接选择器即可构建高密度被动阵列，极大简化电路设计。

不挑材料，方案通用

实验验证了两种截然不同的铁电材料均能正常工作，表明该器件结构具有极强的普适性，不受特定铁电薄膜限制。

应用场景

• 非易失性存储器：提供10¹⁰次循环耐久性与30 nm尺寸，替代现有非易失性存储单元。
• 存内计算：兼具数字与模拟模式，直接执行乘累加运算，减少数据搬运。
• 交叉阵列：利用自整流~10⁴抑制漏电流，构建无选择器的被动交叉阵列。
• 新型存储器件：以两端结构和普适性铁电集成，成为后CMOS时代的新型存储候选。